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一种高速同轴光发射组件

阅读:44发布:2024-01-16

专利汇可以提供一种高速同轴光发射组件专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种高速同轴光发射组件,包括:柔性 电路 板、TO底座、 激光器 管芯、热沉、透镜帽、光功率监控 二极管 及第一引脚和第二引脚。所述热沉装于TO底座上,其上装有激光器管芯;所述光功率监控二极管装于TO底座上且位于激光器管芯背向出光面下方用于监测激光器管芯的 背光 功率;所述透镜帽与TO底座相连接并与激光器管芯同心;所述柔性 电路板 装于TO底座上分别与第一引脚、第二引脚连接;所述热沉上设有微带线,所述微带线一端与第一引脚连接,所述微带线另一端与激光器管芯连接。本技术方案采用常用的TO同 轴封 装方式,对其高频 信号 路径进行优化处理,实现了25Gbps的传输速率,成本低,工艺简单,易批量生产。,下面是一种高速同轴光发射组件专利的具体信息内容。

1.一种高速同轴光发射组件,其特征在于,包括:柔性电路板(100)、TO底座(200)、激光器管芯(201)、热沉(202)、透镜帽(203)、光功率监控二极管(204)、及第一引脚(206)和第二引脚(210);
所述激光器管芯(201)设置在热沉(202)上,所述热沉(202)装于TO底座(200)上,所述光功率监控二极管(204)装于TO底座(200)上且位于激光器管芯(201)背向出光面下方用于监测激光器管芯(201)的背光功率,所述透镜帽(203)与TO底座(200)连接使激光器管芯(201)气密封装,所述第一引脚(206)设置在TO底座(200)上连接激光器管芯(201)的正负极,所述第二引脚(210)设置在TO底座(200)上连接光功率监控二极管(204)的正负极,所述柔性电路板(100)装于TO底座(200)上分别与第一引脚(206)、第二引脚(210)连接;其中,所述热沉(202)上设有微带线(208),所述微带线(208)一端与第一引脚(206)连接,所述微带线(208)另一端与激光器管芯(201)连接。
2.根据权利要求1所述的高速同轴光发射组件,其特征在于,所述柔性电路板(100)依次包括位于顶层的信号线路导电层(101)、介质层(102)、接地线路导电层(103)和底层保护膜层(104),所述柔性电路板(100)上设有金属化过孔(105),所述金属化过孔(105)与接地线路导电层(103)连接,接地线路导电层(103)使用导电焊料(106)通过金属化过孔(105)与TO底座(200)结合。
3.根据权利要求2所述的高速同轴光发射组件,其特征在于,所述信号线路导电层(101)上设有信号线路(107),所述信号线路(107)进行阻抗匹配设计,且与第一引脚(206)用焊连接。
4.根据权利要求3所述的高速同轴光发射组件,其特征在于,所述金属化过孔(105)长度典型值范围0.8~2.0mm,所述金属化过孔(105)宽度典型值范围0.8~1.5mm,所述金属化过孔(105)边缘与信号线路(107)距离控制在0.3mm内,所述金属化过孔(105)周边1mm范围无底层保护膜层(104)以露出接地线路导电层(103)。
5.根据权利要求1所述的高速同轴光发射组件,其特征在于,所述激光器管芯(201)贴装在所述热沉(202)的正面中心处,所述激光器管芯(201)负极采用共晶焊工艺贴装于微带线(208)上,所述激光器管芯(201)出光面的出光光轴与TO底座(200)的中心轴、透镜帽(203)的中心轴一致;所述激光器管芯(201)正极使用金丝引线与微带线(208)相连接,为减少引入的串联电阻和电感,金丝线长小于0.5mm。
6.根据权利要求5所述的高速同轴光发射组件,其特征在于,所述微带线(208)进行了单端25欧欧姆高频阻抗匹配设计,所述微带线(208)一端靠近热沉(202)侧边,与热沉(202)侧边典型距离为0.05mm,并与第一引脚(206)用共晶焊工艺或环胶粘工艺相连接,控制第一引脚(206)的悬空距离小于0.1mm。
7.根据权利要求1所述的高速同轴光发射组件,其特征在于,还包括过渡(205),所述过渡垫块(205)采用环氧胶粘工艺贴装于TO底座(200)上,所述光功率监控二极管(204)采用环氧胶粘工艺贴装于过渡垫块(205)上。
8.根据权利要求1所述的高速同轴光发射组件,其特征在于,所述光功率监控二极管(204)中心轴与所述激光器管芯(201)出光光轴具有6~12度夹;所述第一引脚(206)为2根,所述第二引脚(210)为2根,还包括1根接地的第三引脚(211),所述第三引脚(211)与TO底座(200)焊接在一起。
9.根据权利要求1所述的高速同轴光发射组件,其特征在于,所述第一引脚(206)与TO底座(200)之间由玻璃材料(207)密封并设置有单端25欧姆阻抗匹配设计;密封用的玻璃材料(207)与TO底座(200)表面基本平齐,公差控制在±0.05mm内;
所述热沉(202)采用热膨胀率小且热导率高的氮化材料制作,背面预制Au70Sn30焊料,使用共晶焊工艺贴装于TO底座(200)上。
10.根据权利要求1所述的高速同轴光发射组件,其特征在于,所述透镜帽(203)采用电阻焊工艺与TO底座(200)连接,所述透镜帽(203)是平窗帽、球透镜帽或非球透镜帽中的任一种,所述透镜帽(203)内外表面有增透膜。

说明书全文

一种高速同轴光发射组件

技术领域

[0001] 本实用新型涉及一种光通信系统用光发射组件技术领域,特别涉及一种高速同轴封装的光发射组件。

背景技术

[0002] 光纤通信中,光发射组件是光电转换模不可缺少的重要组成部分,目前,在10Gb/s短距离传输领域,基于TO封装的同轴光发射组件因制造成本较低,而广泛用于光电转换模块中。但常用的同轴封装结构中存在显著的高频传输损耗,不易用在25Gb/s传输速率,目前在25Gb/s传输速率普遍采用BOX等封装方式,相比同轴封装方式存在成本高、工艺复杂等问题。
实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的在于提供一种高速同轴光发射组件结构,通过本技术方案,使其可用于25Gb/s的传输速率,同时具备同轴封装工艺的低成本特点,为高速光电转换模块提供一种低成本的光发射组件。
[0004] 本实用新型是这样实现的:
[0005] 一种高速同轴光发射组件,包括:柔性电路板、TO底座、激光器管芯、热沉、透镜帽、光功率监控二极管、及第一引脚和第二引脚;
[0006] 所述激光器管芯设置在热沉上,所述热沉装于TO底座上,所述光功率监控二极管装于TO底座上且位于激光器管芯背向出光面下方用于监测激光器管芯的背光功率,所述透镜帽与TO底座连接使激光器管芯气密封装,所述第一引脚设置在TO底座上连接激光器管芯的正负极,所述第二引脚设置在TO底座上连接光功率监控二极管的正负极,所述柔性电路板装于TO底座上分别与第一引脚、第二引脚连接;其中,所述热沉上设有微带线,所述微带线一端与第一引脚连接,所述微带线另一端与激光器管芯连接。
[0007] 其中,所述柔性电路板依次包括位于顶层的信号线路导电层、介质层、接地线路导电层和底层保护膜层,所述柔性电路板上设有金属化过孔,所述金属化过孔与接地线路导电层连接,接地线路导电层使用导电焊料通过金属化过孔与TO底座结合。
[0008] 其中,所述信号线路导电层上设有信号线路,所述信号线路进行阻抗匹配设计,且与第一引脚用焊连接。
[0009] 其中,所述金属化过孔长度典型值范围0.8 2.0mm,所述金属化过孔宽度典型值范~围0.8 1.5mm,所述金属化过孔边缘与信号线路距离控制在0.3mm内,所述金属化过孔周边~
1mm范围无底层保护膜层以露出接地线路导电层。
[0010] 其中,所述激光器管芯贴装在所述热沉的正面中心处,所述激光器管芯负极采用共晶焊工艺贴装于微带线上,所述激光器管芯出光面的出光光轴与TO底座的中心轴、透镜帽的中心轴一致;所述激光器管芯正极使用金丝引线与微带线相连接,为减少引入的串联电阻和电感,金丝线长小于0.5mm。
[0011] 其中,所述微带线进行了单端25欧欧姆高频阻抗匹配设计,所述微带线一端靠近热沉侧边,与热沉侧边典型距离为0.05mm,并与第一引脚用共晶焊工艺或环胶粘工艺相连接,控制第一引脚的悬空距离小于0.1mm。
[0012] 其中,还包括过渡垫块,所述过渡垫块采用环氧胶粘工艺贴装于TO底座上,所述光功率监控二极管采用环氧胶粘工艺贴装于过渡垫块上。
[0013] 其中,所述光功率监控二极管中心轴与所述激光器管芯出光光轴具有6 12度夹~;所述第一引脚为2根,所述第二引脚为2根,还包括1根接地的第三引脚,所述第三引脚与TO底座焊接在一起。
[0014] 其中,所述第一引脚与TO底座之间由玻璃材料密封并设置有单端25欧姆阻抗匹配设计;密封用的玻璃材料与TO底座表面基本平齐,公差控制在±0.05mm内;
[0015] 所述热沉采用热膨胀率小且热导率高的氮化材料制作,背面预制Au70Sn30焊料,使用共晶焊工艺贴装于TO底座上。
[0016] 其中,所述透镜帽采用电阻焊工艺与TO底座连接,所述透镜帽是平窗帽、球透镜帽或非球透镜帽中的任一种,所述透镜帽内外表面有增透膜,用于减少反射光对激光器管芯的影响。
[0017] 本实用新型取得了以下技术效果:
[0018] 使用常用的TO同轴封装方式,对其高频信号路径进行优化处理,实现了25Gbps的传输速率,成本低,工艺简单,易批量生产。附图说明
[0019] 图1为本用新型实施例光发射组件结构示意图。
[0020] 图2为本用新型实施例光发射组件的底视图和侧视图。
[0021] 图3为现有技术光发射组件的底视图和侧视图。
[0022] 图4为针对图2和图3所示结构的电磁场仿真结果。
[0023] 图中:
[0024] 100-柔性电路板;101-顶层信号线路导电层;102-介质层;103-接地线路导电层;104-底层保护膜层;105-金属化过孔;106-导电焊料;107-信号线路;200- TO底座;201-激光器管芯;202-热沉;203-透镜帽;204-光功率监控二极管;205-过渡垫块;206-第一引脚;
207-玻璃材料;208-微带线;210-第二引脚;211-第三引脚。

具体实施方式

[0025] 为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型,下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。
[0026] 如图1 图2所示的一种高速同轴光发射组件的结构,包括柔性电路板100、TO底座~200、激光器管芯201、热沉202、透镜帽203、光功率监控二极管204、过渡垫块205。
[0027] 所述激光器管芯201设置在热沉202上,所述热沉202装于TO底座200上,所述光功率监控二极管204装于TO底座200上且位于激光器管芯201背向出光面下方用于监测激光器管芯201的背光功率,所述透镜帽203与TO底座200连接使激光器管芯201气密封装,所述TO底座200上设置有贯穿的4个个引脚,分别为2个第一引脚206和2个第二引脚210,其中两个第一引脚206用于连接激光器管芯201的正负极,另外两个第二引脚210用于连接光功率监控二极管204的正负极。所述柔性电路板100装于TO底座200上分别与第一引脚206、第二引脚210连接;其中,所述热沉202上设有微带线208,所述微带线208一端与第一引脚206连接,所述微带线208另一端与激光器管芯201连接。
[0028] 第一引脚206与TO底座200之间由玻璃材料207密封并进行了单端25欧姆阻抗匹配设计,密封用的玻璃材料207与TO底座200表面基本平齐,公差控制在±0.05mm内,减少因第一引脚206阻抗不匹配导致的高频损耗。
[0029] 所述TO底座200设有第三引脚211,该第三引脚211与TO底座200焊接在一起,为接地引脚。
[0030] 所述热沉202采用热膨胀率小且热导率高的氮化铝材料制作,背面预制Au70Sn30焊料,使用共晶焊工艺贴装于TO底座200上;所述热沉202正面设有微带线208,进行了单端25欧欧姆高频阻抗匹配设计。微带线208一端靠近热沉202侧边,与热沉202侧边典型距离为
0.05mm,并与第一引脚206用共晶焊工艺或环氧胶粘工艺相连接,控制第一引脚206的悬空距离小于0.1mm,减少连接处的高频损耗。
[0031] 所述激光器管芯201负极采用共晶焊工艺贴装于微带线208上,所述激光器管芯201贴装在热沉202的正面中心处,所述激光器管芯201出光面的出光光轴与TO底座200的中心轴、透镜帽203的中心轴一致,所述激光器管芯201正极使用金丝引线与微带线208相连接,为减少引入的串联电阻和电感,需控制金丝线长小于0.5mm。
[0032] 所述过渡垫块205,采用环氧胶粘工艺贴装于TO底座200上。光功率监控二极管204采用环氧胶粘工艺贴装于过渡垫块205上,位于激光器管芯201背向出光面下方,其中心轴与激光器管芯201出光光轴具有6 12度夹角,用于监测激光器管芯201的背光功率。光功率~监控二极管204的正负极使用金丝与两个第二引脚210连接,在实际实施时,由于第二引脚
210是与TO底座连接的,因此,也可以将光功率监控二极管204的正极或负极用金丝与TO底座200相连接,另一极与第二引脚210相连接。
[0033] 所述透镜帽203,采用电阻焊工艺与TO底座200连接,完成激光器管芯201的气密封装,其中心轴与激光器管芯201的出光光轴一致。所述透镜帽203可以是平窗帽,也可以是球透镜帽或非球透镜帽,透镜内外表面镀有增透膜,用于减少反射光对激光器管芯201的影响。
[0034] 如图1 图2所示,所述柔性电路板100依次包括位于顶层的信号线路导电层101、介~质层102、接地线路导电层103和底层保护膜层104。信号线路导电层101上设有信号线路
107,进行阻抗匹配设计,与第一引脚206用焊锡连接。
[0035] 所述柔性电路板100上设有金属化过孔105,该金属化过孔105与接地线路导电层103连接,金属化过孔105长度典型值范围0.8 2.0mm,金属化过孔105宽度典型值范围0.8~ ~
1.5mm。金属化过孔105边缘与信号线路107距离控制在0.3mm内。金属化过孔105周边1mm范围无底层保护膜层104,露出接地线路导电层103。使用导电焊料106,通过金属化过孔105使接地线路导电层103与TO底座200结合。该金属化过孔105设计增强了高频信号回流途径,减少连接处的高频反射损耗。
[0036] 实际应用中,外部驱动电信号经柔性电路板100传输,经过引脚206、微带线208驱动激光器管芯209工作。激光器管芯209工作产生热量由热沉202及底座200传输出去。
[0037] 图3为现有技术光发射组件的底视图和侧视图。
[0038] 图4是针对图2和图3所示结构的电磁场仿真结果。结果表明图2本实例结构回波损耗S11参数改善明显,在25GHz通频范围内回波损耗小于-15dB,完全可用于25Gbps数据速率传输。
[0039] 需要强调的是,本实用新型所述的实施例是说明性的,而不是限定性的,因此本实用新型并不限于具体实施方式中所述的实施例,凡是由本领域技术人员这样根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式,同样属于本实用新型保护的范围。
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